Важливо не плутати колірний обхват (колірний простір) і насиченість кольору. Простіше кажучи, якщо колірний обхват – це діапазон кольорів, які може відтворювати телевізор, то насиченість кольору – це кількість кольорів, які можуть відображатися при різних рівнях яскравості.
Перш ніж ми зануримося вглиб, подумайте ось про що: Чому яблуко здається червоним? Тому що воно відбиває червоні хвилі світла, поглинаючи інші. Тепер перенесіть це на екран телевізора. Ваш телевізор повинен випромінювати світло саме тієї довжини хвилі, яка необхідна для точної передачі кольору.
Ви могли помітити, що коли яскравість екрану низька, кількість кольорів виглядає малою, але зі збільшенням яскравості кількість кольорів стає ширшою. Але якщо ви встановите яскравість на максимум, кольори потьмяніють.
Це тому, що об’єм кольору залежить від інших чинників: насамперед, від колірного діапазону. Але яскравість і контраст також відіграють свою роль.
Отже, насиченість кольору є похідною від інших параметрів дисплея. А отже, чим яскравіший дисплей і чим ширший його колірний обхват, тим глибшим буде об’єм кольору.
Задіяні розміри: Включає діапазон кольорів (ширина х висота) і глибину (яскравість).
Він показує, як телевізор або дисплей відтворює кольори на різних рівнях яскравості. Це особливо важливо для HDR-контенту, який вимагає точної передачі кольорів на різних рівнях яскравості.
Об’єм кольору, кольорова гама та глибина кольору
Колірний обхват (або колірний простір) – це діапазон кольорів, які може відтворювати телевізор. Іноді його визначають як кількість кольорів, але це трохи неправильно, оскільки колір – це спектр.
Кольорову гаму можна представити у вигляді червоного, зеленого та синього простору. Комбінації цих основних кольорів створюють інші кольори, їх відтінки, відтінки та тони.
Погляньмо на цей колірний простір CIE 1931. Він представляє кольори з максимальною насиченістю. Залежно від його якості, ми можемо визначити різні простори, які може відтворювати наш дисплей: Rec.709, sRGB, DCI-P3 та Rec. 2020.
А тепер давайте подивимося, як різні рівні яскравості впливають на цей діапазон. Діапазони кольорів для різних рівнів яскравості розміщено від найнижчого рівня яскравості (ліворуч) до найвищого (праворуч).
Давайте подивимося, як яскравість впливає на об’ємність кольору. Ми бачимо, що діапазон кольорів погіршується при низькій освітленості (колірний простір RGB стає набагато біднішим, на граничному рівні яскравості він деградує майже до 3 основних кольорів).
Звичайно, зображення вище не є точним і достовірним (оскільки на реальному телевізорі ви не зможете отримати таку різницю в яскравості). Проте, воно дає вам основне розуміння – якщо телевізор не підтримує високий об’єм кольору, кольори будуть погіршуватися на пікових і низьких рівнях яскравості. Занадто тьмяно, і кольори не будуть яскравими. Занадто яскраві – вони ризикують бути вимитими. На високих рівнях яскравості зображення стає вибіленим, втрачаючи свою яскравість і деталізацію. І навпаки, на низьких рівнях зображення стає каламутним. Поганий телевізійний екран поводиться саме так.
Глибина кольору
Тепер поговоримо про глибину кольору. Глибина кольору не пов’язана з колірним діапазоном, вона тут ні до чого. Глибина кольору працює так само, як коли ви намагаєтеся зменшити зображення. Якщо розмір достатньо великий, зменшення не призведе до втрати якості. Чи починає показувати окремі квадратики або пікселі? Кожен з цих пікселів має свій колір, так? Наскільки насиченими та різноманітними можуть бути ці кольори, визначається глибиною кольору.
Глибина кольору визначається відтінками для кожного кольору (червоного, зеленого та синього), кількістю різних варіантів кожного кольору. Для 8-бітового зображення це визначається як 2, піднесене до степеня 8, тобто кожен колір має 256 різних відтінків. 24-біт і 8-біт – це те ж саме, що і 10-біт і 30-біт (8-біт або 10-біт глибина кольору дається для одного каналу, тоді як коли ми говоримо 24-біт або 30-біт, ми беремо до уваги всі базові канали).
- 8-розрядна система пропонує 256 відтінків червоного, зеленого та синього кольорів. Якщо порахувати, то це 16,7 мільйонів кольорів (256 x 256 x 256).
- З іншого боку, 10-розрядність збільшує цю кількість до 1,07 мільярда кольорів.
Беручи до уваги, що наше око може розпізнавати лише близько 10 мільйонів кольорів, ви навряд чи побачите велику різницю між 8-бітною та 10-бітною глибиною кольору.
Але коли мова йде про співвідношення між глибиною кольору та об’ємом кольору, то тут немає прямої залежності. Ви можете розглядати об’єм кольору як межі, а глибину кольору як внутрішнє наповнення. Хоча вища глибина кольору додає кольору більше нюансів, вона не розширює межі до нових колірних просторів: глибина кольору рекламує проміжні відтінки.
Контраст
Коефіцієнт контрастності – різниця між найтемнішим чорним і найяскравішим білим кольорами, які може відображати телевізор – додає ще один рівень складності. Телевізор з високим коефіцієнтом контрастності може демонструвати дрібні деталі в тінях і на світлих ділянках, ще більше посилюючи об’ємність кольору.
Цей широкий діапазон яскравості є полотном, на якому намальовані кольори. Полотно обмежене без достатнього контрасту, тим самим стискаючи об’єм кольору.
Зі збільшенням контрастності розширюється діапазон яскравості, пропонуючи більше можливостей для відтворення кольорів на різних рівнях освітленості. Це особливо важливо для сцен зі складним освітленням – освітлений сонцем пейзаж на світанку або відблиск міських вогнів на тлі сутінкового неба.
Дисплей з низькою контрастністю буде здаватися пласким, незалежно від його колірних можливостей. Навіть якщо він теоретично може охоплювати широку гаму кольорів, без потужного контрасту глибина і насиченість сцени не будуть відповідати дійсності.
Уявіть собі художника з двома палітрами фарб. Перша палітра має широкий спектр кольорів, але всі вони мають схожий, приглушений відтінок. Друга палітра має ті ж кольори, але кожен відтінок має різний рівень світла і темряви.
Друга палітра, з її глибшим контрастом, дозволяє художнику створити сцену з глибиною, тінями, відблисками та складними нюансами. Завдяки ширшому діапазону контрасту тут повністю використовується об’єм кольору.
Об’єм кольору та HDR
HDR та об’ємність кольору безпосередньо пов’язані. Широкий динамічний діапазон, як випливає з назви, пропонує ширший діапазон між найтемнішими і найяскравішими відтінками зображення. Традиційні дисплеї страждають від обмеженого динамічного діапазону, часто нездатні відтворити найтонші нюанси сонячного сходу або глибокі тіні місячної ночі.
Щоб відтворити все це, HDR-телевізори повинні мати широкий колірний об’єм, щоб правильно відображати високий динамічний діапазон.
Дізнайтеся про HDR-телебачення докладніше.
Як вже було сказано, насиченість кольору вимірює, чи можуть різні кольори відтворюватися на різних рівнях яскравості, тому телевізор з хорошою насиченістю кольору може показати вам більше деталей.
Якщо такий телевізор підтримує HDR, і ви дивитеся HDR-контент, він зашифрує свої метадані і відтворить більш точні кольори. Більшість телевізорів з підтримкою HDR оснащені широкими кольоровими об’ємними дисплеями, оскільки без високоякісного дисплея шифрування метаданих HDR і спроба показати контент не спрацюють.
Об’єм кольору та різні дисплеї: LED, OLED, QLED
Хоча колірний об’єм безпосередньо не пов’язаний з типом дисплея, він залежить від нього. Оскільки колірний об’єм – це колірний простір з різними рівнями яскравості, на нього впливає тип підсвічування і технологія випромінювання, що використовується в дисплеї.
- Світлодіодні дисплеї
Традиційні LED-телевізори, які насправді є LCD-панелями, підсвіченими світлодіодами, вже давно стали робочою конячкою ринку дисплеїв. З точки зору об’єму кольору, LED-дисплеї можуть охоплювати пристойний діапазон кольорів. Однак вони часто мають проблеми з глибоким чорним кольором і піковою яскравістю через свою систему підсвічування. Підсвічується вся панель, що призводить до менш точного керування окремими ділянками яскравості. Як наслідок, їхня здатність відображати кольори на різних рівнях яскравості хороша, але не блискуча.
- OLED-дисплеї
OLED-дисплеї – це стрибок у порівнянні зі світлодіодами, вони органічно випромінюють світло, коли через них проходить струм. Ця унікальна властивість дозволяє кожному пікселю випромінювати власне світло, не потребуючи підсвічування. Що це означає для об’єму кольору? Для початку – драматичні глибокі чорні кольори, оскільки окремі пікселі можна повністю вимкнути. OLED-дисплеї також можуть похвалитися широким колірним охопленням. Однак їхня пікова яскравість, як правило, нижча, ніж у QLED, що може вплинути на їхню продуктивність у верхніх ешелонах яскравості. У спектрі об’ємності кольору вони перевершують QLED, демонструючи яскраві кольори на нижчих рівнях яскравості.
- QLED-дисплеї
QLED – це, по суті, світлодіодні телевізори, доповнені квантовими точками – напівпровідниковими частинками нанорозміру, які значно покращують яскравість і колір. Коли справа доходить до об’ємності кольору, QLED-телевізори світять яскраво. Пікселі виготовлені з матеріалів, які мають кращу світлопроникність і селективність потоку кольорів. Такі телевізори можуть відображати зображення з глибиною 10 біт. Вони досягають вражаючих піків яскравості, іноді перевершуючи OLED в цій сфері. У поєднанні з широким колірним охопленням така яскравість означає, що вони можуть відображати широкий спектр кольорів як на низьких, так і на високих рівнях яскравості. Однак, оскільки вони все ще використовують систему підсвічування, вони не можуть досягти нескінченного контрасту і глибокого чорного кольору OLED.
Як оцінити та протестувати об’єм кольору
Для перевірки об’єму кольору нам знадобиться колориметр, спектральний світломір і спосіб показу зображень з різною яскравістю на телевізорі.
Як я вже казав, об’ємність кольору залежить від колірного охоплення (колірного простору). Немає сенсу розглядати колірний простір Rec.709, оскільки більшість сучасних телевізорів охоплюють його повністю, тому є сенс розглянути DCI P-3 і Rec.2020.
Нам потрібно змінити яскравість телевізора і виміряти доступний діапазон кольорів на різних рівнях яскравості. Це дасть нам багато діапазонів кольорів для різних рівнів яскравості, а їхня комбінація і буде об’ємом кольору. Ми можемо виразити його як % колірного простору, який телевізійні дисплеї можуть відтворювати на різних рівнях яскравості.
З 2016 року UHD Alliance прийняв вимогу, що телевізори преміум-класу з роздільною здатністю UHD повинні охоплювати щонайменше 90% колірного простору DCI-P3. Але це показник колірного охоплення, а не об’єму кольорів, тому навіть сьогодні телевізори, навіть якщо вони мають схожий колірний обхват, можуть суттєво відрізнятися за об’ємом кольорів.
Хто перевіряє гучність кольору DCI-P3 в телевізорах
Виробник може написати, що телевізор підтримує DCI-P3 (а також будь-який інший колірний діапазон), але це не зовсім правильно. Тому незалежні організації можуть перевірити, чи відповідає продукт стандарту. Однією з таких організацій є Інститут VDE, який займається сертифікацією продукції.
